（图片来源：Felice Frankel）
在美国，每年约有40万人接受硅胶乳房植入手术。根据美国食品和药物管理局的数据，由于疤痕组织的积累和其他并发症，大多数植入物需要在10年内更换。
由麻省理工学院(MIT)研究人员领导的一个团队现已系统地分析了这些植入物的不同表面结构是如何影响不良反应的发展的，在极少数情况下，可能包括一种不寻常的淋巴瘤。
前麻省理工学院博士后Omid Veiseh说:“植入物的表面形貌可以极大地影响免疫反应对其的感知，这对植入物的设计有重要的影响。我们希望这篇论文能为整形外科医生评估和更好地理解植入物的选择如何影响患者的体验提供基础。”
研究人员说，这些发现还可以帮助科学家在未来设计更多的生物相容性植入物。
“我们很高兴能够带来新的材料科学方法来更好地理解隆胸领域的生物相容性问题。我们也希望我们所进行的研究将广泛有助于理解如何设计更安全、更有效的任何类型的植入物，”麻省理工学院教授、该研究的资深作者Robert Langer说。
Veiseh，现在是莱斯大学的助理教授，Joshua Doloff，前麻省理工博士后，现在是约翰霍普金斯大学的助理教授，是这篇论文的主要作者，这篇论文今天发表在《Nature Biomedical Engineering》上。该研究团队还包括来自莱斯大学、约翰霍普金斯大学、建立实验室和MD安德森癌症中心等机构的科学家。
表面分析
硅胶乳房植入物自20世纪60年代开始使用，最早的版本表面光滑。然而，使用这些植入物，患者经常会经历一种称为包膜挛缩的并发症，在植入物周围形成疤痕组织并挤压它，产生疼痛或不适以及可见的植入物变形。这些植入物也可能在植入后翻转，需要手术调整或移除。
在20世纪80年代末，一些公司开始制造表面粗糙的植入物，希望减少包膜挛缩率，使其更好地与组织“粘”在一起并固定在原地。他们创造了一个表面，其尖角凸出其表面数百微米。
然而，直到2019年FDA要求一家乳房植入物制造商召回所有在美国销售的高纹理乳房植入物(凸起约80微米)，原因是存在与乳房植入物相关的间变性大细胞淋巴瘤(一种免疫系统癌症)风险。
最近十年开发出来的新一代乳房植入物，拥有独特的专利表面结构，不仅包括轻微的表面粗糙度，平均约4微米，还包括其他特定的表面特征，包括偏度和数量，分布，接触点的尺寸优化到细胞尺寸，是为了防止这些并发症。
2015年，Doloff、Veiseh和来自Establishment Labs的研究人员合作探索了这种新的独特的表面以及其他常用的表面是如何与周围组织和免疫系统相互作用的。他们首先测试了五种市面上出售的植入物，这些植入物具有不同的形貌，包括粗糙度。其中包括之前被召回的高纹理的，一个完全光滑的，以及三个介于两者之间的。其中两个植入物具有上述的新型表面结构，一个是4微米的粗糙度，另一个是15微米的粗糙度，由Establishment实验室制造。
在一项对兔子的研究中，研究人员发现，暴露在最粗糙植入物表面的组织显示出巨噬细胞活性增加的迹象。巨噬细胞是一种通常清除外来细胞和碎片的免疫细胞。
所有的植入物都刺激了称为T细胞的免疫细胞，但方式不同。粗糙表面的植入物刺激了更多的促炎T细胞反应，而具有独特表面形貌(平均粗糙度为4微米)的植入物刺激了似乎抑制组织炎症的T细胞。
研究人员的发现表明，粗糙的植入物会与周围组织摩擦，造成更大的刺激。这或许可以解释为什么粗糙的植入物会导致淋巴瘤:假设是一些质地脱落并困在附近的组织中，在那里引发慢性炎症，最终导致癌症。
研究人员还在小鼠身上测试了这些植入物的微缩版本。他们使用与制造人体大小的植入物相同的技术制造了这些植入物，并显示出更具质感的植入物激发了更多的巨噬细胞活性，更多的疤痕组织形成，以及更高水平的炎症T细胞。研究人员还对来自这些组织的免疫细胞进行了单细胞RNA测序，以确认这些细胞表达了促炎基因。
“虽然完全光滑的表面植入物也有更高水平的巨噬细胞反应和纤维化，但很明显，在小鼠中，单个细胞受到更大的压力，并在对最高表面粗糙度的反应中表达更多的促炎表型，”Doloff说。
另一方面，具有独特表面结构的植入物，包括平均约4微米的表面粗糙度的优化程度或“最佳点”以及其他特定特征，似乎可以显著减少疤痕和炎症的数量，与粗糙度较高或表面完全光滑的植入物相比。
“我们相信，这是由于这种存在于身体单个细胞规模的表面结构，使细胞以不同的方式感知它们，”Doloff说。
安全植入物
在进行了动物实验之后，研究人员分析了来自MD安德森大学的大量癌症组织样本，以研究人类患者对不同类型的硅胶乳房植入物的反应。
在这些样本中，研究人员发现了与他们在动物研究中看到的相同类型的免疫反应的证据。在他们的发现中，他们观察到，多年来被高度纹理植入物宿主的组织样本显示出慢性、长期免疫反应的迹象。他们还发现，植入高质地植入物的患者的疤痕组织更厚。
Veiseh说:“在小鼠、兔子和人类[组织样本]中进行全面的比较，确实提供了更有力和实质性的证据，说明这些样本之间如何相互比较。”
作者希望他们的数据集可以帮助其他研究人员优化硅胶乳房植入物和其他类型的医用硅胶植入物的设计，以获得更好的安全性。
“这项研究证实了基于科学的设计的重要性，它可以为患者提供更安全的乳房植入物，”该论文的作者之一、Establishment Labs的研发主管Roberto de Mezerville)说。“通过首次证明最佳的表面结构允许最小可能的炎症和异物反应，这项工作是对整个医疗器械行业的重大贡献。”
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原文检索：The surface topography of silicone breast implants mediates the foreign body response in mice, rabbits and humans